有氧运动可以降低对高脂肪食物的渴望，并与小鼠大脑中VTA-NAc通路活性的改变有关

《Physiology & Behavior》：Aerobic exercise reduces high-fat food reward and is associated with altered VTA-NAc pathway activity in mice

　　

谭明莉|王寅浩|杨子正|陈伟|李娟

中国石家庄，河北师范大学体育学院

摘要

目的

本研究探讨了腹侧被盖区-伏隔核（VTA-NAc）的多巴胺能通路是否与高脂饮食（HFD）喂养小鼠进行有氧运动对食物奖励的影响有关。

方法

将48只雄性C57BL/6J小鼠随机分为四组：正常饮食对照组（CG）、正常饮食加运动组（CEG）、高脂饮食对照组（HG）和高脂饮食加运动组（HEG），每组12只小鼠。运动组每周5天、每天50分钟进行中等强度的跑步机运动，持续8周。研究评估了代谢参数、进食行为、条件性位置偏好（CPP）、VTA-NAc通路的体内电生理活动以及酪氨酸羟化酶（TH）和多巴胺受体（D₁R和D₂R）的蛋白质表达。

结果

与HG组小鼠相比，HEG组小鼠的体重、附睾脂肪质量、能量摄入量以及对高脂食物的CPP评分显著降低。运动组的自主活动能力和夜间能量消耗增加。电生理分析显示，高脂饮食增加了伏隔核（NAc）中的局部场电位功率和中棘神经元（MSN）的放电频率，而运动后这些指标恢复到对照组水平。在分子水平上，高脂饮食降低了VTA和NAc中的TH和D₂R表达，而有氧运动则提高了这些表达水平并降低了NAc中的D₁R表达。

结论

有氧运动降低了高脂饮食喂养小鼠对高脂食物的奖励感、能量摄入量和体重增加，同时改善了自主活动和能量平衡。初步的电生理和分子研究发现表明，这些行为变化可能与VTA-NAc通路的适应性改变有关；然而，这些神经学发现需要在更大规模、样本量足够的群体中进行验证。

引言

长期摄入高脂饮食（HFD）是肥胖的主要诱因，肥胖状态下进食行为受到稳态调节和享乐性奖励过程的共同影响[1]。高脂肪、高热量的食物具有强烈的自然强化作用，能够引发强烈的享乐反应，从而超越稳态能量平衡[2]。长期摄入此类食物会导致神经适应性改变，促进过量进食并导致体重增加[3]。在啮齿动物模型中，多巴胺（DA）信号传导的减少与食物奖励敏感性的降低有关，为了恢复奖励满意度，动物会进行补偿性过度进食[4]。来自腹侧被盖区-伏隔核（VTA-NAc）的多巴胺能投射在食物奖励的强化、由美味驱动的摄入量调节以及食物相关线索的处理中起着核心作用[5]。过量摄入美味食物不仅会破坏VTA神经元激活时的细胞外DA释放，还会损害NAc中的中棘神经元（MSN），并降低NAc中的基础DA水平[1]。VTA-NAc通路内的这种可塑性变化被认为通过改变奖励驱动的进食行为促进了肥胖的发生。

定期进行体育活动是治疗肥胖的有效方法，其机制包括增加能量消耗、改善代谢健康和调节食欲[5,6]。有证据表明，运动还能调节大脑的奖励系统。例如，有氧运动可以增加HFD喂养小鼠伏隔核（NAc）中的多巴胺转运蛋白表达并增强DA的重摄取[7]，同时提高腹侧纹状体的胰岛素和瘦素敏感性[8]。然而，运动如何具体调节与奖励相关的进食行为，尤其是在VTA-NAc通路中的机制，目前尚不完全清楚。

鉴于VTA-NAc通路在食物奖励和能量平衡中的关键作用，本研究旨在探讨有氧运动如何影响该通路在高脂饮食下的变化。通过结合行为测试、体内电生理学和分子生物学的方法，我们研究了运动引起的VTA-NAc活动变化是否与对高脂食物偏好的降低相关。我们的发现为体育活动如何防止奖励驱动的肥胖提供了新的神经生物学见解。

章节摘录

实验动物和分组

实验所用小鼠为C57BL/6J雄性小鼠（研究开始时年龄5周；体重18±1.2克；n=48），购自长盛生物技术有限公司，饲养在温度和湿度受控的环境中（20-22°C；50%-60%湿度），光照周期为12小时光照/12小时黑暗（7点开灯）。小鼠在随机分组前接受7天的标准饲料适应期。小鼠被分为四组：正常饮食对照组（CG）、正常饮食加运动组（CEG）、高脂饮食对照组（HG）和高脂饮食加运动组（HEG）。

有氧运动可降低HFD喂养小鼠的体重并改善能量平衡

每3天记录一次体重。从第6天开始，HFD喂养组的体重显著高于CG组（F (1,22)= 5.59；p=0.027；η2=0.20）。HEG组小鼠的运动干预从第12天起显著降低了体重（F (1,22)= 12.36；p=0.002；η2=0.360）（图1A）。从第6天起，HFD组的能量摄入量高于CG组（F (1,22)=21.86；p=0.002；η2=0.498），而运动从第42天起降低了HEG组的能量摄入量（F (1,22)=48.94；p=0.001；η2=0.690）（图1B）。附睾脂肪质量

有氧运动对HFD喂养小鼠体重和体成分的影响

慢性高脂饮食引起的肥胖主要是由于能量摄入与消耗之间的持续不平衡[11]。在本研究中，连续8周喂食45%高脂饮食的小鼠表现出体重和附睾脂肪质量的显著增加，这与已建立的饮食诱导肥胖的啮齿动物模型一致[12]。为期8周的中等强度有氧运动有效减轻了体重增加和脂肪堆积，证实了其治疗潜力

伦理声明

本研究方案已获得河北师范大学生物医学伦理委员会的审查和批准，批准编号为2021LLSC050。

作者贡献

李娟：监督、资金获取；谭明莉：数据管理、初稿撰写、审稿与编辑；王寅浩：审稿与编辑；杨子正：数据管理；陈伟：审稿与编辑、监督。

资金来源

本研究由河北省科技计划（22555702K）、河北省教育厅科研项目（QN2020146）和河北省研究生创新基金项目（CXZZSS2023060）资助。

作者贡献声明

谭明莉：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写；王寅浩：审稿与编辑；杨子正：数据管理；陈伟：审稿与编辑、监督；李娟：监督、资金获取。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。